可生物降解黃粉蟲蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可生物降解黃粉蟲蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法和其產(chǎn)品，產(chǎn)品通過以下步驟生產(chǎn)：a)將甲殼素溶于鹽酸溶液中與明膠蛋白水溶液按照一定質(zhì)量比混合，加入京尼平得到制液；b)在黃粉蟲蛋白質(zhì)水溶液中加入鹽酸或硫酸、聚丙烯酰胺和二乙二醇單甲醚，經(jīng)過攪拌、離心分離除去廢液后，再浸入水中并加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值得到制液；c)將a)制液與b)制液按照一定的質(zhì)量比混合、攪拌、加熱并加入甘油、聚乙二醇、乙二醇、過氧化二苯甲酰、戊二醛、硼酸得到可紡溶液；d)采用濕法紡絲工藝進行紡絲。本發(fā)明方法原料為生物材料，制得的纖維可生物降解，且具備良好的力學性能，原料資源豐富、生產(chǎn)成本低廉。
【專利說明】可生物降解黃粉蟲蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品
[0001]【技術(shù)領域】:
本發(fā)明涉及一種動物蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品，尤其涉及一種可生物降解的動物蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品。
[0002]【背景技術(shù)】:
黃粉蟲是國內(nèi)目前廣泛養(yǎng)殖的一種經(jīng)濟昆蟲。因其幼蟲的蛋白質(zhì)含量非常豐富，人工飼養(yǎng)的黃粉蟲主要用作寵物及經(jīng)濟動物的飼料，近年來也有一小部分被加工成各種食品擺上人類的餐桌。由于黃粉蟲的養(yǎng)殖方法簡單、技術(shù)門檻低，目前我國國內(nèi)的養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的特點，使得黃粉蟲資源供應豐富、價格低廉。但是目前對其在紡織纖維方面的開發(fā)研究較少。
[0003]現(xiàn)有的蛋白復合纖維通常使用蛋白質(zhì)與合成高分子化合物共混、共聚來改善單純蛋白纖維耐熱性差、強度低的問題，如專利01106274.6,200710044994.7,201210142750.3等分別公開了蛋白質(zhì)與聚乙烯醇或聚丙烯腈共聚、共混纖維的制備方法來改善蛋白質(zhì)纖維的理化性質(zhì)。然而其中含有的高分子化合物，會導致纖維不可完全生物降解。
[0004]明膠是由動物的皮、骨等結(jié)締組織中的膠原經(jīng)部分水解和熱變性而得到的大分子蛋白質(zhì)，在熱水中可以達到很高的溶解度，具有良好的生物可降解性和生物相容性，可加工性強，而且來源廣泛，價格低廉，制備簡單。但因其存在不耐水、潮濕環(huán)境中易受細菌侵蝕而變質(zhì)、力學性能差等不足，難以單獨使用滿足纖維服用的一些要求。
[0005]甲殼素(Chitin)，化學名稱為(I, 4)-2-乙酰氨基_2_脫氧-β -D-葡萄糖，廣泛存在于昆蟲、甲殼綱及真菌細胞壁中。每年地球上由生物合成的甲殼素可達幾百億噸，是自然界中僅次于纖維素的第二大類可再生天然高分子。甲殼素獨特的分子結(jié)構(gòu)，使其具有良好的生物相容性和生物可降解性，但也存在纖維較粗，強力低，比重較大的問題，這些決定了甲殼素纖維的可紡性與紡紗工藝較差。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的保護范圍只由權(quán)利要求書所規(guī)定，在任何程度上都不受這一節(jié)
【發(fā)明內(nèi)容】
的陳述所限。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種黃粉蟲蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法，應用此種方法可以低成本地生產(chǎn)出可生物降解的黃粉蟲蛋白復合纖維，該方法包括如下步驟:
a)將甲殼素溶解于質(zhì)量分數(shù)為6-10%的鹽酸溶液中制成質(zhì)量分數(shù)為23-28%的甲殼素水溶液，加入質(zhì)量分數(shù)為5-10%的明膠蛋白水溶液，使得混合溶液中甲殼素與明膠蛋白干物質(zhì)的質(zhì)量比為5:1，加入相對于混合溶液質(zhì)量4-6%的京尼平，保持溫度95-98°C攪拌1_2小時；
b)將黃粉蟲蛋白質(zhì)溶于水制成質(zhì)量分數(shù)為16-18%的蛋白質(zhì)水溶液，加入相對于蛋白質(zhì)質(zhì)量4-6%鹽酸或硫酸、0.2-0.4%的聚丙烯酰胺和0.1-0.4%的二乙二醇單甲醚，攪拌60-80分鐘，離心分離除去廢液后的原料再以1:10的重量比浸入水中，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為8.6-11.3并攪拌2-3個小時；
c)將步驟a)得到的制液與步驟b)得到的制液按照30-60份:40-70份的質(zhì)量比混合得到紡絲原液，攪拌并保持溫度95-105°C，加入以下成分，加入量相對于紡絲原液質(zhì)量: 甘油0.4-0.6%
聚乙二醇0.4-0.6%
乙二醇0.2-0.4%
過氧化二苯甲酰 0.2-0.5%
戊二醛0.4-0.6%
攪拌2-3小時，加入3-6%的硼酸，得到可紡溶液；
d)采用濕法紡絲工藝進行紡絲，步驟包括:過濾、脫泡、計量、噴絲、凝固、拉伸、卷繞定型、洗滌、上油、烘干、卷曲、干燥、切斷和打包等工序。
[0008]優(yōu)選的，在步驟c)中，還可以加入活性染料，所述活性染料為:活性紅LS-B、活性黃LS-R和活性藏青LS-G的一種或其組合。
[0009]優(yōu)選的，在步驟d)中，脫泡步驟為可紡溶液在93°C下常壓靜置3小時。
[0010]優(yōu)選的，在步驟d)中，噴絲板孔徑0.07-0.12 mm，長徑比60-80，噴絲速度5.5-7.0
毫米/秒，紡絲線速5.5毫米/秒。
[0011]優(yōu)選的，在步驟d)中，凝固步驟選用的凝固浴為氫氧化鈉水溶液與無水乙醇的混合溶液。
[0012]更優(yōu)選的，凝固步驟選用的凝固浴為質(zhì)量分數(shù)10-16%氫氧化鈉水溶液與無水乙醇以質(zhì)量比9:1混合的溶液，浴溫為11_30°C。
[0013]優(yōu)選的，在步驟d)中，拉伸為導桿拉伸，導盤拉伸，濕熱拉伸，干熱拉伸，拉伸倍數(shù)為6-8倍。
[0014]優(yōu)選的，在步驟d)中，濕熱拉伸選用的凝固浴使用氫氧化鈉水溶液。
[0015]更優(yōu)選的，凝固浴使用質(zhì)量分數(shù)為5-10%的氫氧化鈉水溶液，浴溫為43_45°C。
[0016]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種黃粉蟲蛋白復合纖維，所述纖維通過以上方法進行制備。由于本發(fā)明方法使用生物材料蛋白質(zhì)、甲殼素等，且不涉及脫醛步驟，制成的纖維可生物降解，綠色節(jié)能環(huán)保。
[0017]使用本發(fā)明方法制成的纖維含有較高的氨基酸成分，具有天然蛋白質(zhì)纖維的親膚性、透氣性和吸濕性，且具手感柔軟、色彩鮮艷、色牢度高等諸多優(yōu)點，與市場上現(xiàn)有的動物蛋白質(zhì)復合纖維如牛奶蛋白纖維相比，原料資源豐富且價格低廉。
[0018]更進一步，相比于市售動物蛋白質(zhì)纖維而言，本發(fā)明方法生產(chǎn)的蛋白復合纖維化學穩(wěn)定性好、物理機械性能好、力學性能優(yōu)良、比重輕、纖度細、強度高、柔韌性好、耐磨性優(yōu)，特別適合于高檔增強型服飾用品的制備。
[0019]【具體實施方式】:
下面結(jié)合【具體實施方式】詳細闡述本發(fā)明，但并不將本發(fā)明限制在所述的【具體實施方式】的范圍中。
[0020]明月交/甲殼素交聯(lián)改性溶液的制備
將甲殼素溶于6-10%鹽酸溶液中配制成質(zhì)量濃度為23-28%的溶液，將其與質(zhì)量分數(shù)為5-10%的明膠蛋白水溶液混合，使得混合溶液中甲殼素與明膠蛋白干物質(zhì)的質(zhì)量比為5:1，加入相對于混合溶液質(zhì)量4-6%的京尼平作為交聯(lián)劑，保持溫度95-98°C攪拌1-2小時，使之不出現(xiàn)分離基材，從而得到明膠/甲殼素交聯(lián)改性溶液。明膠和甲殼素通過天然交聯(lián)劑京尼平交聯(lián)改性能夠增強明膠材料的拉伸強度，剪切強度，模量，斷裂伸長和抗水性能等。
[0021]黃粉蟲蛋白質(zhì)溶液的制備
將黃粉蟲蛋白質(zhì)粉在水中溶解，制成質(zhì)量濃度為16-18%的蛋白質(zhì)溶液，向其中加入以下助劑，加入量相對于蛋白質(zhì)原料:鹽酸或硫酸4-6% ;聚丙烯酰胺0.2-0.4%，其可以去除蛋白質(zhì)粉內(nèi)常混有的脂肪、色素、無機鹽等雜物；二乙二醇單甲醚0.1-0.4%，其具有浸潤作用，能夠防止凝溶液凝膠化；
加入以上助劑后充分攪拌60-80分鐘，離心分離，除去廢液的原料再按1:10的重量比浸入水中，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為8.6-11.3，攪拌2-3個小時，使蛋白充分溶解。
[0022]紡絲原液的制備
將已制備的明膠/甲殼素交聯(lián)改性溶液與已制備的蛋白質(zhì)溶液，按照30-60份:40-70份的質(zhì)量比，混合得到紡絲原液，攪拌并保持溫度95-105°C，向其中加入以下助劑，加入量相對于紡絲原液質(zhì)量:
甘油0.4-0.6%
聚乙二醇0.4-0.6%
乙二醇0.2-0.4%
過氧化二苯甲酰 0.2-0.5%
戊二醛0.4-0.6%
加入以上助劑后，攪拌2-3小時，紡絲原液發(fā)生共聚、共混。
[0023]本發(fā)明使用甘油作為增塑劑，增塑劑的使用能夠改變高分子原料的空間結(jié)構(gòu)，減少分子間吸引力，增強鏈的自由體積和活動性，從而提高材料的延伸性和彈性。
[0024]向紡絲原液加入硼酸，目的在于調(diào)節(jié)可紡溶液的pH值和粘度，其加入量相對于紡絲原液質(zhì)量的3-6%。此時，紡絲原液的pH值為4.3-6.2，粘度為1.66 Pa *s，從而得到具有良好可紡性能的可紡溶液。
[0025]為了對本發(fā)明的黃粉蟲蛋白纖維進行染色，可向紡絲原液加入活性染料?；钚匀玖戏肿又泻锌珊屠w維中有關(guān)基團反應形成共價鍵結(jié)合的活性基團。對于本發(fā)明的蛋白纖維而言，合適的活性染料應當是能夠與黃粉蟲蛋白發(fā)生反應的、具有良好相容性和具有較高固色率的品種。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，活性紅LS-B、活性黃LS-R、活性藏青LS-G是特別適合的活性染料。
[0026]活性紅LS-B的化學結(jié)構(gòu)為:
【權(quán)利要求】
1.一種可生物降解黃粉蟲蛋白復合纖維的生產(chǎn)方法，包括以下步驟: a)將甲殼素溶解于質(zhì)量分數(shù)為6-10%的鹽酸溶液中制成質(zhì)量分數(shù)為23-28%的甲殼素水溶液，加入質(zhì)量分數(shù)為5-10%的明膠蛋白水溶液，使得混合溶液中甲殼素與明膠蛋白干物質(zhì)的質(zhì)量比為5: 1，加入相對于混合溶液質(zhì)量4-6%的京尼平，保持溫度95-98° C攪拌1-2小時； b)將黃粉蟲蛋白質(zhì)溶于水制成質(zhì)量分數(shù)為16-18%的蛋白質(zhì)水溶液，加入相對于蛋白質(zhì)質(zhì)量的4-6%鹽酸或硫酸、0.2-0.4%的聚丙烯酰胺和0.1-0.4%的二乙二醇單甲醚，攪拌60-80分鐘，離心分離除去廢液后的原料再以1:10的重量比浸入水中，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為8.6-11.3并攪拌2-3個小時； c)將步驟a)得到的制液與步驟b)得到的制液按照30-60份:40-70份的質(zhì)量比混合得到紡絲原液，攪拌并保持溫度95-105° C，加入以下成分，加入量相對于紡絲原液質(zhì)量: 甘油0.4-0.6% 聚乙二醇0.4-0.6% 乙二醇0.2-0.4% 過氧化二苯甲酰0.2-0.5% 戊二醛0.4-0.6% 攪拌2-3小時，加入3-6%的硼酸，得到可紡溶液； d)采用濕法紡絲工藝進行紡絲，步驟包括:過濾、脫泡、計量、噴絲、凝固、拉伸、卷繞定型、洗滌、上油、烘干、卷曲、干燥、切斷和打包等工序。
2.權(quán)利要求1的方法，所述步驟c)中還可以加入活性染料，所述活性染料為活性紅LS-B,活性黃LS-R和活性藏青LS-G的一種或其組合。
3.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，脫泡步驟為可紡溶液在93°C下常壓靜置3小時。
4.權(quán)利要求1的方法,所述步驟d)中，噴絲板孔徑0.07-0.12 mm，長徑比60-80，噴絲速度5.5-7.0毫米/秒，紡絲線速5.5毫米/秒。
5.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，所述凝固步驟選用的凝固浴為氫氧化鈉水溶液與無水乙醇的混合溶液。
6.權(quán)利要求5的方法，所述步驟d)中，所述凝固浴為質(zhì)量分數(shù)10-16%氫氧化鈉水溶液與無水乙醇以質(zhì)量比9:1混合的溶液，浴溫11-30° C。
7.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，拉伸為導桿拉伸，導盤拉伸，濕熱拉伸，干熱拉伸，拉伸倍數(shù)為6-8倍。
8.權(quán)利要求7的方法，所述濕熱拉伸選用的凝固浴為氫氧化鈉水溶液。
9.權(quán)利要求8的方法，所述凝固浴使用的是質(zhì)量分數(shù)為5-10%的氫氧化鈉水溶液，浴溫43-45。Co
10.一種可生物降解黃粉蟲蛋白復合纖維，其通過權(quán)利要求1-9的任一方法制備。
【文檔編號】D01D5/06GK103757747SQ201410023452
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】韓曉根 申請人:韓曉根